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双金属堆焊耐磨板数控加工的优势研究

日期:2016-02-22 14:51 【点击:
  双金属堆焊耐磨板数控加工的优势研究 实践表明,研究成果有助于提高双金属堆焊耐磨板数控编程与加工能力,充分发挥数控加工的优势。通过化学成分的分析、金相检验和断口分析等方...

 双金属堆焊耐磨板数控加工的优势研究

实践表明,研究成果有助于提高双金属堆焊耐磨板数控编程与加工能力,充分发挥数控加工的优势。通过化学成分的分析、金相检验和断口分析等方法对双金属堆焊耐磨板耐磨盘产生裂纹的原因进行了分析。结果表明:该裂纹是锻造过程中产生的,是由锻造工艺执行不当和受环境温度影响而引起的终锻温度过低,以及变形作用力和变形量过大所致。 
针对双金属堆焊耐磨板的失效机理,本文设计及制备了双金属堆焊耐磨板高速电弧喷涂层、NiCr-Cr3C2及NiWC25亚音速火焰喷涂层。分析了不同涂层的性能,重点探讨了涂层磨损机理。研究表明:双金属堆焊耐磨板3Cr13涂层相对另两种涂层组织致密,结合其强度及显微硬度高、抗热震性能和耐磨性优异,能达到气缸套内孔尺寸修复与强化的双重作用,可望广泛应用于大型船舶柴油机气缸套的再制造中。 
从数控加工的角度探讨双金属堆焊耐磨板零件在数控车床上批量加工的技巧,主要研究了零件数控程序编制和数控加工中的装夹、对刀、首件试切、工件更换、磨损补偿等问题。利用等离子渗氮技术,在不同温度下对双金属堆焊耐磨板渗氮6 h,研究了渗氮温度对渗氮层组织结构和性能的影响。结果表明:渗氮温度显著影响双金属堆焊耐磨板表面渗氮层的结构与性能,双金属堆焊耐磨板渗层厚度随着渗氮温度的升高而增加;渗氮温度升高促使表面相由α′N相和ε相逐渐变成CrN相及γ′相;随着双金属堆焊耐磨板渗氮温度的升高表面硬度提高,双金属堆焊耐磨板耐磨性能随之提高;而耐蚀性在低温渗氮(400℃)时比基体略有提高,之后(≥450℃)随着渗氮温度的升高呈下降趋势,且低于基体的。 
对铁鳞还原起到催化剂的作用,加速了堆焊耐磨管直接还原的反应速率。同时,废塑料热分解后在试样中残留的孔隙改善了体系内还原性气体的扩散条件,提高了堆焊耐磨管金属化率。反应后期,界面化学反应和气体内扩散混合控速阶段中,界面化学反应的控速程度随塑料添加量的增加而增大。在本实验条件下,内配键盘、光盘和饮料瓶的量分别为2%、3%和4%时,堆焊耐磨管试样金属化率分别最佳。
作为基础研究,堆焊耐磨管结果为我国实现废弃塑料冶金资源化有重要意义。 实验建立类H(o|¨)gan(a|¨)s气—固直接还原体系,选取三种废塑料(键盘、光盘、饮料瓶)。通过正交实验获得影响金属化率的首要因素是还原温度,其次是还原时间和废塑料添加量。 堆焊耐磨管铁鳞直接还原体系属于多孔的气—固反应体系,孔隙率以及孔隙的空间结构对体系的传热、气体扩散、界面化学反应都有直接影响。
对堆焊耐磨管孔隙进行研究,堆焊耐磨管铁鳞还原过程孔隙率生长符合热固结孔隙生长动力学方程,并利用分形理论对孔隙结构进行了初步研究。结果表明:与无内配碳相比,内配废光盘会提高孔隙的分形维数,即提高试样的孔隙率,并且对孔隙的空间结构有一定影响。 通过堆焊耐磨管塑料颗粒微观还原实验,验证出内配塑料可以提高还原料柱的孔隙率,同时,堆焊耐磨管试样微区成分分析表明,内配的废塑料在还原过程中会析出一定量的碳。 本文将铁鳞直接还原体系以“粒子模型”进行动力学拟合。
通过等温热重实验(TGA)得出还原过程前期处于界面化学反应控速阶段。随着反应进行,堆焊耐磨管逐渐过渡到界面化学反应和气体内扩散混合控速阶段。计算还原反应的表观活化能,结果表明内配废塑料在一定程度上降低了反应的表观活化能。
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